[发明专利]用于对便携式元件充电的设备和关联方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对便携式元件充电的设备和关联充电方法。本发明更特别地涉及用于通过感应充电的设备，其包括位于充电表面下面、发射垂直于通过它们的电流的磁场的主天线。此磁场被包括在位于充电表面上的便携式装置中的辅助天线接收。接收到的磁场的强度然后被便携式装置转换成电流以便对所述便携式装置充电。

背景技术

此类充电设备是本领域的技术人员已知的。如图1和2中所示，充电设备20通常包括一个或多个主天线，称为发射天线A1、A2、A3，位于充电设备20的充电表面Sc下面。这些发射天线A1、A2、A3被连接到电子电路（在图1中未示出），其使得控制每个发射天线A1、A2、A3的发射是可能的。蜂窝电话或其他类型的便携式元件10被放置在充电设备20的充电表面Sc上（参考图2）。此便携式元件10包括辅助天线，称为接收天线Ar。

下面解释此类充电设备的操作。电子电路检测充电表面Sc上的接收天线Ar的位置，并且指示与接收天线Ar最对准的充电设备20的（一个或多个）发射天线A1、A2、A3的发射。例如通过之前测量每个发射天线A1、A2、A3的端子处的电压变化来执行接收天线Ar的位置检测。具有最大电压变化的（一个或多个）发射天线A1、A2、A3与接收天线Ar基本上对准。一个（或多个）发射天线A1、A2、A3然后发射垂直于通过它（们）的电流的磁场B，亦即在接收天线Ar的方向上。磁场B是以确定频率f发射的，其为接收天线Ar的接收频率。此类充电设备20的尺寸和结构可以由WPC（无线充电联盟）类型的标准设定。根据此标准，例如发射天线A1、A2、A3的发射频率在100 kHz和200 kHz之间。

为了优选地在便携式元件10所在的侧上引导磁场B，已知的实践是为充电设备20装配由铁磁材料30、也称为铁氧体（ferrite）30制成的谐振层，其位于发射天线A1、A2、A3下面，亦即在与便携式元件10所在侧相对的一侧。磁场B被此铁氧体30反射并被主要朝着便携式元件10改向。接收天线Ar接收此磁场B且便携式元件10然后将接收天线Ar接收到的磁场的强度转换成充电电流。充电在便携式元件10以磁场的调制的形式向充电设备20发送充电结束消息时停止，该充电结束消息经由发射天线A1、A2、A3被接收到且被电子电路解码。

为了在充电表面Sc上获得尽可能均匀的磁场B，已知的实践是在充电设备20中放置平行于充电表面Sc的至少两个叠加层的发射天线A1、A2、A3，位于顶层上的天线相对于位于下层上的天线偏移。如图2中所示，发射天线A2位于发射天线A1和A3之上且其与这些发射天线A1、A3中的每一个的一部分重叠。然而，发射的磁场B（参考图3）在充电设备20的充电表面Sc上并不是完全均匀的（参考图2）。便携式元件10根据其在充电表面Sc上的位置接收不同强度的磁场。这在图3中示出，其中，在充电设备20的纵轴X上示出了磁场B的强度。从此图3很明显地呈现出的是磁场B的强度在充电表面Sc的中心部分上、在位置x1和x2之间基本上是均匀的，但是在充电设备20的边缘处，从位置0至位置x1和从位置x2至位置L，磁场B的强度显著下降。这部分地是由于充电设备20的边缘处的磁场B的耗散（dissipation）。由于磁场B的强度在这些末端处是不足的，所以便携式元件10的充电在那里是不可能的或者花费异常长的时间。

此充电设备20是本领域的技术人员已知的。在图4中图示出结合到充电设备20中的控制磁场B的发射的电子电路40。其包括微处理器类型的连接到发射单元T和三个输入开关Se1、Se2、Se3（例如，机械继电器或晶体管）的阵列的控制系统S，输入开关Se1、Se2、Se3中的每个被连接到发射天线A1、A2、A3。每个发射天线A1、A2、A3还被连接到输出开关Ss1、Ss2、Ss3且然后连接到至少一个阻抗匹配电容器Ca且最终连接到接收单元R，接收单元R本身被连接到控制系统S。